Глава 12. Твердые

Раздался удар, и весь фюзеляж содрогнулся с таким звуком, будто захлопнулась одновременно тысяча шкафов. Мы все подались вперед, натянув пристяжные ремни, когда командир выключил реактивные двигатели и самолет, катясь по полосе, замедлился с посадочной скорости 210 км/ч сначала до 110, затем до 65, потом до 25 км/ч. В салоне царило заметное облегчение; несколько человек захлопали в ладоши: мы вновь были на твердой земле.

Хотя «твердый» здесь, пожалуй, не слишком подходящий эпитет. Земля, в сравнении с другими планетами, не особенно тверда. Наша планета начала свое существование в виде шара раскаленной жидкости и за 100 млн лет остыла достаточно, чтобы на ее поверхности образовалась тонкая каменная корка. Произошло это около 4,5 млрд лет назад, и с тех пор Земля постепенно остывает, но внутри она по-прежнему жидкая. Именно движение потоков жидкости внутри Земли позволяет жизни существовать на нашей планете, обеспечивая ей защитное геомагнитное поле. Но эта же текучесть оказывается и разрушительной силой, вызывает землетрясения, извержения вулканов и движение тектонических плит.

Прямо в центре Земли все же есть нечто твердое: металлическое ядро из железа и никеля с температурой приблизительно 5000°C. Даже при этой температуре, на тысячи градусов превышающей нормальную для плавления этих веществ, ядро остается твердым, потому что в центре Земли сильное гравитационное давление заставляет жидкость образовывать гигантские металлические кристаллы. Ядро окружено слоем расплавленного металла, опять же железа и никеля, приблизительно 2000 км толщиной. Именно течения внутри этого металлического океана и порождают магнитное поле Земли, настолько мощное, что оно простирается наружу не только до поверхности планеты, где заставляет работать компасы и позволяет нам ориентироваться, но и дальше, в пространство. Там, снаружи, магнитное поле Земли действует как щит, защищая нас от солнечного ветра и космических лучей, которые сыплются на нас дождем. Если бы не поле, они сорвали бы с Земли атмосферу и воду и, скорее всего, убили бы всю жизнь на планете. Планетологи уверены, что Марс некоторое время назад потерял свой магнитный щит и именно поэтому он не имеет атмосферы и превратился в холодную мертвую планету.

Океан жидкого металла в недрах Земли окружен слоем камня температурой 500–900°C — мантией. При этих температурах, соответствующих белому калению, камень ведет себя как твердое тело на таких периодах времени, как секунды, часы и дни, но как жидкость на таких интервалах, как месяцы и годы. Он течет, хотя и не расплавлен; мы называем такое поведение ползучестью. Основные потоки в толще этой каменной мантии — конвекционные: горячий камень вблизи океана расплавленного металла поднимается вверх, а более холодный вблизи коры погружается в глубину. Это потоки того же типа, что можно наблюдать в кастрюле с водой при нагревании; горячая вода на дне расширяется и становится менее плотной, чем более холодная на поверхности, которая погружается вниз ей на замену.

Выше мантии находится кора, которая представляет собой настоящую кожу Земли. Это относительно тонкий слой холодного камня толщиной от 30 до 100 км. Именно на нем располагаются все горы, леса, реки, океаны, материки и острова планеты. И система громкой связи, вновь проснувшись, объявила нам голосом бортпроводника, что мы приземлились:

«Леди и джентльмены, добро пожаловать в аэропорт Сан-Франциско. Местное время 15:42, температура снаружи 3°C. Для вашей безопасности и комфорта оставайтесь сидеть с пристегнутыми ремнями, пока командир не выключит знак “Пристегните ремни”».

В такие моменты облегчение от того, что ты вновь на твердой земле, может внушить ощущение, будто земная кора, на которой мы живем, стабильна, тверда и надежна, на ней безопасно. К несчастью, это не так; кора, по сути, плавает на текучей мантии, которая лежит ниже, вдобавок состоит из отдельных кусков, называемых тектоническими плитами (сомнительная надежность). Конвекционные силы мантии двигают их по поверхности, заставляя идти морщинами там, где плиты сталкиваются между собой. Имеется семь основных тектонических плит, которые по большей части соответствуют материкам — например, Североамериканская плита включает в себя Северную Америку, Гренландию и океанское дно от них и до Евразийской плиты, которая держит на себе большую часть Европы. Все тектонические плиты движутся, но не в одном направлении, и места, где они встречаются, называются зонами разлома и представляют собой области столкновения. Встречаясь, тектонические плиты идут складками и образуют горы. Где они расходятся, возникает новая кора, когда лава изливается из нижележащей мантии. Именно в зонах разломов, помимо прочего, происходят самые страшные землетрясения.

Я уверен, что мои попутчики осознавали эту опасность — как можно не понимать ее, живя в таком месте, как Сан-Франциско? Этот город стоит в зоне разлома, где Североамериканская тектоническая плита сходится с Тихоокеанской, и имеет давнюю историю сильных землетрясений; безусловно, они здесь неизбежны и в будущем. В 1906 г. землетрясение разрушило 80% зданий в городе и убило более 3000 человек. Затем были землетрясения в 1911, 1979 и 1980 гг., затем в 1984, 1989, 2001 и 2007 гг. И это только крупные. Более мелких возмущений коры за это время произошло намного больше. Жизнь в таком месте наглядно показывает, как важно разобраться в текучей динамике нашей планеты. Это позволяет не только объяснить, почему серьезные землетрясения происходят в определенных местах снова и снова, но и понять, какие факторы влияют на жизненно важную величину, тоже связанную с движением земной коры: уровень моря.

Кора Земли лежит на текучем камне, и если сверху на нее давят, например, несколько километров льда, она будет постепенно погружаться в мантию. Именно так происходит с Антарктидой и Гренландией, которые покрыты двух-трехкилометровой толщей льда. Чтобы лучше представить себе масштаб этих ледяных пластов, подумайте о том, что в антарктическом ледяном панцире заключено 60% всей пресной воды на поверхности планеты — примерно 26 млн трлн л воды, которые весят примерно 26 000 трлн т. Если бы весь этот лед растаял в результате глобального потепления, уровень океанов поднялся бы более чем на 50 м, затопив все прибрежные города в мире и оставив без крова сотни миллионов людей. Это кажется очевидным. Менее очевидно то, что исчезновение льда с поверхности Антарктиды снимет напряжение с камня внизу и все эти массы земли разожмутся и вылезут наверх (это называется гляциоизостазией, или послеледниковой отдачей). Гренландия в схожей ситуации: кора под ней нагружена тремя миллионами триллионов литров воды, содержащейся в ледниковом щите, и если всё это растает, то Североамериканская тектоническая плита всплывет. Если в результате подъем материка окажется больше, чем подъем уровня мирового океана, то серьезного затопления, возможно, удастся избежать. Разобраться, что произойдет на самом деле, жизненно важно для нашего будущего и особенно грядущих поколений. Ведь если глобальное потепление усилится, как оно вроде бы собирается сделать, один из этих сценариев точно осуществится.

На данный момент известно следующее. Среднемировой уровень моря с начала XX в. поднялся на 20 см. Отчасти это объясняется термальным расширением воды в океанах в связи с их потеплением: более теплые жидкости занимают больший объем. Отчасти причина в таянии ледяных покровов Гренландии и Антарктиды, и в еще большей степени — в том, что другие ледники тоже тают. Подъем уровня моря глобален; он грозит каждому, у кого есть побережье, от крохотного островка в Тихом океане, который ждет полное затопление, до громадных стран, таких как Бангладеш, где подъем уровня океана на метр приведет к тому, что 20% территории страны будет затоплено, а 30 млн человек потеряют свои дома. С другой стороны, послеледниковая отдача действует только на те побережья, которые связаны с участками земной коры, придавленными Гренландским и Антарктическим ледяными щитами. Иными словами, при таянии льда на Земле будут выигравшие и проигравшие, и всё зависит от того, что первым растает: Гренландия в Северном полушарии или Антарктида в Южном.

Если первым растает лед в Северном полушарии, то Гренландия — а с ней и Североамериканский континент — поднимется выше среднего уровня моря, так что уровни моря там первоначально даже снизятся. Лишняя вода распределится по всем океанам, а подъем северных тектонических плит будет местным явлением. Если выйдет наоборот и антарктический лед растает раньше гренландского, первыми поднимутся южные тектонические плиты, а всё восточное побережье Северной Америки окажется под водой.

Одно из главных неизвестных в этой ситуации — как быстро исчезнет лед. Ведь ему не обязательно таять, чтобы уйти с материков. Он может еще и ползти: именно так движутся ледники, которые стекают по горным склонам вниз, хотя и представляют собой твердое вещество. Ползет лед примерно так же, как сочится вязкая жидкость. Когда сила тяготения приложена к молекуле в жидкости, некоторые из слабых связей, удерживающих ее, рвутся, что позволяет ей двигаться в направлении, определяемом силой. Но молекуле, чтобы двигаться, нужно свободное пространство, и если его нет, она начинает давить на соседние молекулы, вынуждая уже их смещаться. Структура жидкости по большей части случайна, и свободные места часто открываются, позволяя молекулам двигаться и свободно перемешиваться в ответ на действие сил, а жидкости течь. То же происходит и с твердыми телами, но здесь молекулы и атомы обладают сравнительно меньшей энергией, которую могут потратить на разрыв связей с соседними молекулами, и процесс протекает гораздо медленнее. Кроме того, у твердых тел очень упорядоченная структура, и найти в них пространство, куда могли бы сдвинуться атомы, трудно. Вот почему они текут так медленно, и вот почему мы называем это свойство ползучестью. Процесс сползания твердых тел можно ускорить, поместив их под повышенное давление или повысив их температуру. При более высокой температуре атомы обладают большей колебательной энергией, чтобы разрывать существующие связи и перепрыгивать на свободное место, если таковое вдруг обнаружится. Именно это происходит с ледяным покровом при повышении глобальной температуры: целые горы льда стекают под действием силы тяжести к морю.

В ледниках лед сползает относительно быстро. В 2012 г., например, ледники в Гренландии, согласно измерениям, двигались к морю со скоростью 16 км/ч. Всё происходило так быстро, потому что ледовый покров там достиг температуры от –10 до –50°C. Может показаться, что это очень холодно, но это всего на 10–50°C ниже точки таяния, то есть 0°C. А это означает, что энергия молекул H₂O внутри ледяного кристалла не слишком далека от температуры, при которой он превращается в воду. Для скал в горах точка плавления лежит где-то между 1000 и 2000°C, атомы в камне больших гор находятся на тысячи градусов ниже точки плавления и по поведению, соответственно, куда больше похожи на твердые тела, чем ледник. Так что горы сползают медленнее, чем ледники, но все же сползают; им просто требуются миллионы лет, чтобы переместиться на заметное расстояние. Ниже, в глубинах земной коры, температура намного ближе к точке плавления камня, поэтому тектонические плиты ползут быстрее, чем горы, со скоростью 1–10 см в год.

Может показаться, что это совсем немного, но представьте себе, что навстречу ей движется другая тектоническая плита и силы действуют по всей линии разлома, протянувшейся на сотни километров. Что-то должно уступить. Если нет, напряжение будет годами копиться, пока что-нибудь не лопнет и не соскользнет, вызвав почти мгновенное громадное высвобождение энергии — землетрясение. Количество энергии, высвободившееся в ходе землетрясения 1906 г. в Сан-Франциско, было эквивалентно взрыву примерно тысячи ядерных бомб. Землетрясение, которое вызвало цунами, обрушившееся на Японию в 2011 г., было эквивалентно двадцати пяти тысячам ядерных бомб. Именно этот гигантский выброс энергии делает разрушения от землетрясений такими обширными; даже одна крупная «подземная буря» с эпицентром в нескольких сотнях километров от любого города может стать по-настоящему опустошительной.

Но такое накопление напряжений не всегда заканчивается землетрясением. Иногда массы камня ползут и, подобно двум листам бумаги, которые вы толкаете навстречу друг другу, медленно поднимаются вверх, чтобы снизить напряжение. На это требуются громадные силы, но ведь их и логично ожидать от тектонических плит. Именно такое медленное, но неуклонное сминание каменных плит формирует горы. Все великие горные хребты Земли — Альпы, Скалистые горы, Гималаи и Анды — расположены на стыках тектонических плит и сформировались благодаря явлению ползучести за миллионы лет.

Но не все горы на нашей планете возникли таким образом. Самый впечатляющий, наверное, и точно самый быстрый способ их образования — вулканическое извержение. Если вы никогда не видели, как из глубин Земли вырываются раскаленные реки красного расплавленного камня, вам стоит попытаться хотя бы раз в жизни увидеть такое. Это одно из самых величественных и масштабных зрелищ природы, которое учит нас смирению. Это как вернуться на машине времени в прошлое, в эпоху рождения планеты, когда всюду, куда бы ни упал ваш взор, вы видели бы раскаленный камень и черный шлак, а в атмосфере носились сера, дым и пепел.

В тот единственный раз, когда мне довелось увидеть реальное извержение вулкана, я чуть не погиб. Я тогда недолго жил в Гватемале, изучал испанский язык; это было летом 1992 г., и я с семьей снимал жилье в древнем городе Антигуа, расположенном в области горных джунглей Центральноамериканской вулканической дуги — цепочки вулканов на побережье Тихого океана, созданных тектонической активностью. По оценкам специалистов, за последние 300 000 лет при извержениях этих вулканов было «построено» 70 км³ гор. Один из самых активных вулканов находится в округе Пакайя, расположенном недалеко от Антигуа; последнее крупное извержение там произошло в 2010 г.

Когда я жил в Антигуа, экскурсии к вулкану организовывались неофициально на рыночной площади. Семья гватемальцев, в доме которой мы жили, предостерегала меня от поездки, потому что в 1992 г. страна еще была полна бандитов и разбойников, регулярно грабивших туристов, которые оказывались слишком молодыми и глупыми, чтобы отправиться в горы без оружия. Но поскольку я был молод и глуп, я не обратил внимания на их совет и однажды выехал после обеда в джунгли на грузовике, полном таких же юных и глупых туристов с рюкзаками; проводниками нам вызвались быть двое молодых гватемальцев. Солнце уже опускалось к горизонту, когда мы добрались до базы у подножия Пакайи и начали подъем через лес. Вот только там не было никакого леса, поскольку Пакайя, будучи активным вулканом, время от времени извергается, посылая вверх столбы дыма и пепла и выбрасывая в воздух тонны расплавленного камня. Извержения давно сожгли и разрушили леса, росшие когда-то вокруг конуса вулкана, так что теперь вокруг нас, у подножья, был только крутой склон сплошного пепла, прерываемый примерно каждые десять метров черными обгорелыми останками древесных стволов. В начале подъема мы шли вдоль черной длинной насыпи из рассыпающегося вулканического туфа, и вокруг нас вился неприятно пахнущий дым. Всё это выглядело как сцена из «Апокалипсиса». Мы продолжали подъем; тропа становилась круче, и двигаться вперед через россыпи сгоревшего пепла и туфа становилось труднее. Но мы были рьяны и жаждали приключений, так что к моменту, когда на горы спустилась тьма, мы добрались-таки до вершины.

Вокруг стало абсолютно темно. Наши гиды жестами велели нам оставаться за большим камнем недалеко от края кратера, а сами двинулись вперед, чтобы посмотреть, в каком настроении сегодня Пакайя. Они быстро вернулись и возбужденно сказали нам, что вулкан не спит и в кратере бурлит лава. Так что мы тоже осторожно двинулись вперед. Из кратера, находившегося примерно в 100–200 м ниже нас (точнее сказать было невозможно), шел сильный запах серы. А потом мы увидели лаву. Это был один из тех моментов, которые я никогда не забуду: я будто впервые заглянул внутрь нашей планеты. Мы все замерли и завороженно смотрели в кратер, как будто наблюдали за диким зверем в берлоге. Именно тогда мы услышали какие-то звуки, напоминающие хлопки. Проводники забеспокоились и принялись совещаться между собой. Раздалось еще несколько хлопков и слабых глухих ударов. Казалось, Пакайя действительно не спит и выбрасывает в воздух расплавленную лаву — глухие удары были звуками падения «бомб» из нее. Каждая из них, как я позже выяснил, весила, вероятно, один-два килограмма. Мы не брали с собой каски, жаростойкую одежду, даже прочные ботинки (я был в кроссовках). Проводники сказали нам, что сейчас лучше всего бежать, и нам не потребовалось особых уговоров. Я несся с вулкана, в ужасе представляя, как после следующего хлопка блямба расплавленной лавы приземляется мне точно на голову; я, скользя и падая на склонах из рассыпчатого туфа, летел вниз со всей возможной скоростью, а сзади то и дело раздавалось: хлоп, хлоп, хлоп. В грузовике на обратном пути в Антигуа наши проводники смеялись: очевидно, нам повезло уйти живыми и невредимыми. Я наконец-то понял, почему они не тревожились по поводу бандитов; конечно, разбойники представляли собой реальную опасность, вот только не самую большую.

Но в глобальной тектонической схеме вещей извержения Пакайи — мелочь. Крупнейший вулкан планеты — Мауна-Лоа на гавайском Большом острове, который весь состоит из выброшенной им магмы. Большая часть вулканической активности происходит под водой. Все Гавайские острова образовались в результате вулканической активности, которая продолжается и сегодня. Потому-то они довольно опасны для жизни — крупное извержение может выбрасывать лаву в воздух на высоту до километра и создавать удушающее горячее облако пепла. Катастрофа такого масштаба не стала бы чем-то неслыханным. В 79 г. н. э. в Италии произошло извержение Везувия, засыпавшее древнеримские города Геркуланум, Помпеи и Стабии раскаленным пеплом и почти мгновенно убившее многих жителей.

Гипсовая отливка одной из жертв извержения Везувия

А в 1883 г. Кракатау — вулканический остров в Индонезии — извергся со взрывом, таким громким, что он был слышен на расстоянии нескольких тысяч километров. По оценкам, этот взрыв, эквивалентный взрыву 13 000 атомных бомб, убил более 30 000 человек. После извержения выяснилось, что большая часть острова просто исчезла.

Эти крупные извержения — не только наше прошлое; к несчастью, это и неизбежная часть нашего будущего. У южного побережья Японии недавно было обнаружено массивное скопление лавы из подземного вулкана. Она медленно сочится из-под морского дна и образовала на нем купол высотой 600 м. Предыдущее сверхизвержение в этой вулканической области, произошедшее 7000 лет назад, опустошило Японские острова. Возможно, там назревает новое мощное извержение, которое, скорее всего, тоже окажет катастрофическое воздействие на Японию, а также наполнит атмосферу Земли пеплом. Он будет годами болтаться в воздухе, блокируя солнечный свет и понижая температуру на всей Земле; воцарится глобальная зима.

Но вот что странно. Несмотря на миллиарды лет вулканических извержений и тектонических сдвигов, горы Земли не так уж высоки. Особенно это заметно при взгляде на нее из космоса; оттуда кажется, что мы живем на почти идеально круглом бильярдном шаре, из которого не торчит ничего существенного. Все горы — относительно незначительные складки на гладком шаре, хотя у них были миллиарды лет для роста. Так почему же они не выросли? Есть два процесса, которые непрерывно уменьшают высоту гор. Первый — эрозия: дождь, лед и ветра сдирают с них мелкие частицы, выветривая и перемалывая их. А поскольку вес гор увеличивается в процессе роста, усиливается и давление на нижележащие породы, которые со временем сползают и текут, загоняя возвышенности обратно в кору. Как ледяной щит давит на Антарктиду, так горы давят на тектонические плиты, из которых вырастают, и чем выше они, тем сильнее давят и глубже погружаются.

Разумеется, бортпроводники ничего не сказали нам об этом при посадке; наверное, это лучший способ жить на непредсказуемой планете, которая постоянно в движении. Как бы хорошо мы ни понимали фундаментальные причины землетрясений, никто не может предсказать точно, когда следующее бедствие обрушится на Сан-Франциско. «Может быть, это произойдет сегодня», — подумал я, поглядев искоса на Сьюзен. Она, казалось, ничуть не беспокоилась. «Вероятно, она живет в отрицании, — подумал я, — как и все остальные». Как еще можно счастливо существовать на этой тонкой корочке, образовавшейся на поверхности текучей планеты, которая порождает невообразимо огромные силы — настолько огромные, что за миллионы лет они выстроили на ней горы, а города способны разрушать за несколько минут; силы, под действием которых на поверхности моря возникают новые острова, а старые поглощает пучина и целые материки тонут под давлением льда — того самого, что сейчас тает, вызывая неуклонное повышение уровня моря, угрожающее всем прибрежным городам, включая Сан-Франциско. И эти силы ни за что не исчезнут, ведь в их основе — текучесть и жидкость нашей планеты. Чтобы уцелеть как цивилизация и выжить как биологический вид, нам придется овладеть искусством уживаться с ними.

Сьюзен занималась именно этим; чтобы нанести на губы красную помаду, она воспользовалась в качестве зеркала камерой своего телефона. Ее стиль мне нравился. Я по-прежнему не знал, кто она, что управляет ее действиями или куда она направляется. Я наверняка был уверен только в том, что зовут ее действительно Сьюзен — я прочел имя на таможенной декларации, которую она заполняла моей шариковой ручкой. Той самой, что она унесла с собой, когда ловко протиснулась из кресла в проход, одним плавным движением вытащила сверху свою ручную кладь и направилась к выходу. Тем временем по системе громкой связи прозвучало последнее оптимистичное обращение:

«От лица авиакомпании и всего экипажа я хотел бы поблагодарить вас за то, что воспользовались нашим рейсом. С нетерпением ждем вас снова на борту в ближайшее время. Приятного дня!»